Устройство для обработки информации

(55 6 06 Е 15/35 ЫЙ КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ ССС НИ АВТОРС с вычислительзводственногоАН УЗССРков и Т.Ф.Бектельство СССР Е 15/353, 1987, тельство СССР Е 15/353, 1985. ОПИСАНИ ЧУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт кибернетикиным центром Научно-прообъединения "Кибернетика(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки двумерных информационных массивов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения вычисления гистограммы распределения элементов массива. Устройство содержит блок 1 памяти входных отсчетов, блок 2 памяти коэффициентов, блок 3 памяти результатов, блок 4 формирования адресов, мультиплексоры 5. б, 8. 25, сумматоры 7, 22, 26, счетчик 15 адресов отсчетов, счетчик 16 адресов коэффициентов. счетчик 17 вертикальных сдвйгов, счетчик 18 горизон тальных сдвигов. элемент ИЛИ 19, триггер 20, дешифраторы 21, 23, умножитель 24, 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки двумерных информационных массивов.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности вычисления гистограммы распределения элементов массива.На чертеже представлена функциональная схема устройства,Устрой .тво для обработки информации содержит блок 1 памяти входных отсчетов, блок 2 памяти коэффициентов, блок 3 памяти результатов, блок 4 формирования адресов, мультиплексоры 5 и 6, сумматор 7, мультиплексор 8, информационный вход 9, вход 10 начальной установки, синхровход 11, вход 12 задания режима вычислений, вход 13 задания режима записи-чтения результатов, выход 14 индикации окончания вычислений, счетчик 15 адресов отсчетов, счетчик 16 адресов коэффициентов, счетчик 17 вертикальных сдвигов, счетчик 18 горизонтальных сдвигов, элемент ИЛИ 19, триггер 20, дешифратор 21, сумматор 22, дешифратор 23, умножитель 24, мультиплексор 25, сумматор 26, информационный выход 27,Устройство реализует вычисление двумерной циклической. свертки, а также вычисление гистограмм,Формула для вычисления двумерной циклической свертки имеет следующий вид;1, = ; ,; , 9 ;,= О, К,=о 1=о 1= О, 1 - 1, где Ь 1- отсчет обработанного изображения (выходного);. - количество отсчетов в столбце изображения;К в , количество отсчетов в строке изображения;Ь - весовые коэффициенты;цк - отсчеты входного изображения; М - количество элементов в столбце матрицы весовых коэффициентов;й - количество элементов в строке матрицы весовых коэффициентов.Устройство работает следующим образом,В пассивном состоянии на входах 10 и 13 устройства устанавливается значение логической "1". Сигнал с входа 10 устройства устанавливает в нулевое состояние триггер 20 и все счетчики блока 4, тем самым в нулевом состоянии оказываются все выходы блока 4 и выход блока 7, Значение логического "0" с выхода триггера 20, поступая на вход управления блока 1 и управляющийвход мультиплексора 8, переводит блок 1 врежим записи, а выход мультиплексора переключает к его информационному входу,5 соединенному с входом 3 устройства.Значение логической "1" с входа 13 устройства, поступая на управляющий входмультиплексора 5, переключает выход последнего к его информационному входу, ус 10 тановленному в нулевое состояние,Устройство начинает функционировать,т.е. переходит в активное состояние, когдана вход 9 устройства начнут последовательно поступать отсчеты входного изображе 15 ния, В этот же момент внешнее устройствопереводит входы 10 и 13 устройства в состояние логического "0". Таким образом, на информационный вход блока 3 начинаютпоступать значения с выхода сумматора 26.20 Значение логического "0" на входе 10 устройства разрешает производить счет счетчикам блока 4,В момент поступления первого отсчетавходного изображения на вход 9 устройства25 в зависимости от того, какую функцию необходимо реализовать: двумерную циклическую свертку или вычисление гистограммы,внешнее устройство на входе 12 устройствавыставляет соответственно значение, логи 30 ческого "О" или "1",Предположим, что необходимо реализовать функцию двумерной циклическойсвертки, т,е, на входе 12 устройства выставляется значение логического "0". Тем самым35 выход мультиплексора 6 переключается ксвоему информационному входу, соединенному с выходом счетчика 15. Сигнал с входа12 устройства переключает выход мультиплексора 25 к своему информационному вхо 40 ду, соединенному с выходом умножителя 24,и поступает на вход входного переноса сумматора 26, Таким образом реализуется функция суммирования значения, поступившегоиз блока 3, со значением результата произве 45 дения значений, поступивших из блока 2 и свыхода мультиплексора 8.Отсчеты входного изображения, поступающие на вход 9 устройства синхронно стактовыми импульсами на входе 11 устрой 50 ства, в первом цикле записываются в блок 1и одновременно проходят через мультиплексор 8 на вход умножителя 24. В этомцикле, так как содержимое счетчиков 17 и 18равно нулю, результат на выходе сумматора55 7 равен нулю, т.е, в каждый момент временив каждом цикле значение адресов, формируемых для блоков 1 и 3, совпадает. Отсчетывходного изображения с выхода мультиплексора 8 поступают на первый вход умножителя 24, на другой вход которого из блока2 поступает значение весового коэффициента Поо, В умножителе 24 отсчеты дц перемножаются на значение весового коэффициента Ьоо и через мультиплексор 25 поступают на вход сумматора 26, на другой 5 вход которого поступают нулевые значения из блока 3, т.е. произведения Ьоо 9 проходят через сумматор 26 без изменений и поступают через мультиплексор 5 на информационный вход блока 3. управление режимом работы блока 3 осуществляется импульсами с входа 11 устройства, т.е, в течение одного периода тактового импульса сначала происходит считывание данных из блока 3, а затем запись данных в эту же ячейку памяти. Произведения (1 оо 9 записываются с начального адреса в последовательно расположенные ячейки блока 3 по адресам, формируемым счетчиком 15,Первый цикл заканчивается, когда в блоке 1 будут записаны все К( отсчетов входного изображения и в блоке 3 будут записаны также К произведений аоод(, 1=0, К - 1,1=0,1 - 1,В этот же момент счетчик 15 формирует сигнал переноса, который поступает и навход установки в единичное состояние триггера 20. Сигнал логической "1" с выхода триггера 20 переводит в режим чтения блок 1 и переключает мультиплексор 8. Теперь на выход мультиплексора 8 будут поступать данные с выхода блока 1. Сигнал переноса с выхода счетчика 15 поступает также и на счетные входы счетчиков 16 и 18. Таким образом, в следующем цикле адреса, по которым будет производиться выборка отсчетов из блока 1, в каждый момент времени на единицу больше, чем адреса, по которым производится чтение и запись в блок 3. Одновременно изменяется адрес, по которому происходит выборка значения весового коэффициента в блоке 2, поступающий из счетчика 16. Из блока 2 будет выбрано значение веса ВОГО КОЭффИцИЕНта (1 о 1, КОТОРОЕ ПОСтУПИт На вход умножителя 24. На другой вход умножителя 24 поступят отсчеты д(, (+1. Отсчеты д(, (+1 в умножителе 24 перемножаются на значение весового коээфиЦИЕНта (1 о И ПОЛУЧИВШИЕСЯ ПРОИЗВЕДЕНИЯ через мультиплексор 25 проходят на информационный вход сумматора 26, где СУММИРуЮтСЯ С ПРОИЗВЕДЕНИЯМИ (1 оодЦ поступающими из блока 3. Получившиеся частичные суммы (1 о 19(, (+1 + Ьоодцзаписываются в блок 3 на места произведений аоод(.(. Второй цикл заканчивается, когда опять будет считано все содержимое блока 1 памяти и во всех ячейках блока 3 будут сформированы суммы вида Ьоодц + Ьо 19(, (+1, 1=0; К,1=О,-1.Как и в предыдущем цикле, в этот момент счетчик 15 формирует сигнал переноса, который поступает на счетные входысчетчиков 16 и 18,После М повторений таких циклов в блоке 3 будут накоплены суммыМ - 1(=оПосле окончания указанных й цикловсчетчик 18 примет значение, равное й. Это,в свою очередь, приводит к срабатываниюдешифратора 21, сигнал с выхода которогочерез элемент ИЛИ 19 поступает на входустановки в нулевое состояние счетчика 18горизонтальных сдвигов и на счетный входсчетчика 17 вертикальных сдвигов,После Мй циклов в блоке 3 будут сформированы суммы вида)которые являются отсчетами изображенияА,(, (=0, К-М - 1, =О,- И - 1.В этот же момент счетчик 15 вырабатывает сигнал переноса, который поступает насчетный вход счетчика 18, в результате чегоон примет значение й. Последнее заставляет срабатывать дешифратор 21, сигнал с выхода которого поступает на счетный входсчетчика 17. Таким образом счетчик 17 вертикальных сдвигов примет значение М, чтов свою очередь приведет к срабатываниюдешифратора 23, Сигнал с выхода последнего поступает на выход 14 устройства, темсамым информирует внешнее устройство,что вычисление двумерной циклическойсвертки окончено. С получением этого сигнала внешнее устройство на входе 13 выставляет сигнал логической "1". Тем самымна информационный вход блока 3 с выходамультиплексора 5 начнут поступать нулевыезначения,В следующем цикле отсчеты 1 обработанного изображения поступают Йз блока 3 памяти на информационный выход устройства. На их место в блок памяти записываются нулевые значения с выхода мультиплексора 5, переключенного на свой вход, связанный с потенциалом логического "0". После того, как внешнее устройство получит все отсчеты обработанного изображения и, соответственно, весь блок 3 будет обнулен, внешнее устройство подает на вход 10 устройства сигнал логической "1", т,е. устройство для обработки изображений переводится в пассивное состояние, 1665388В случае, когда необходимо вычислить гистограмму исходного изображения в момент перевода в активное состояние устройства для обработки изображений, внешнее устройство на входе 12 выставляет сигнал логической "1". В результате переключаются мультиплексоры 6 и 25 и на входе входного переноса сумматора 26 устанавливается значение логической "1". Как следст вие этих изменений, на адресный вход блока 3 через мультиплексор 6 будут поступать отсчеты входного изображения с информационного входа устройства. Сумматор 26 будет , производить инкрементирование данных,поступающих из блока 3. Необходимо такжевспомнить, что в пассивном состоянии уст ройства блок 3 содержит нулевые значения.В режиме вычисления гистограммыотсчеты входного изображения с инфор мационного входа устройства через мультиплексор 6 поступают на адресный вход блока 3. На выходе этого блока появляется , содержимое той ячейки памяти, чей адресзадается текущим отсчетом входного изображения. Число, содержащееся в ячейке памяти, поступает на вход сумматора 26; где оно увеличивается на единицу. Увеличенное на единицу число с выхода сумматора 26 поступает через мультиплексор 5 на информационный вход блока 3, где записывается в ту же ячейку блока 3 памяти.Таким образом, с поступлением каждого нового отсчета входного изображения содержимое ячейки блока 3, адрес которой определяется значением упомянутого отсчета, увеличивается на единицу. Вычисление гистограммы заканчивается, когда на информационный вход устройства поступит последний отсчет входного изображения. В этот момент в блоке 3 оказываются записанными значения гистограммы входного изображения, Эти значения располагаются начиная с нулевой ячейки блока 3 памяти и до(2-1) ячейки, где с - количество разрядов, которыми представляются отсчеты входного изображения. В этот же момент внешнее устройство изменяет значения сигналов на входах 12 и 13 устройства. На входе 12 выставляется значение логического "0".Таким образом, на адресный вход блока3 памяти через мультиплексор 6 будут поступать значения с выхода счетчика 15. В этот момент содержимое счетчика равно нулю, На входе 13 устройства выставляется значение логической "1", мультиплексор 5 переключается и, как следствие, на информационном входе блока 3 будет присутствовать значение нуля,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После поступления последнего отсчета входного изображения внешнее устройство последовательно получает дискретные значения гистограммы с информационного выхода устройства, На место считываемых дискретных значений гистограммы в блок 3 памяти записываются нулевые значения. После того, как все дискретные значения гистограммы поступят на информационный выход устройства, внешнее устройство выставляет значение логической "1" на входе 10 устройства, Устройство переводится в пассивное состояние,Формула изобретения Устройство для обработки информации, содержащее блок памяти входных отсчетов, блок памяти коэффициентов, блок памяти результатов, умножитель, два сумматора и блок формирования адресов, причем информационный вход устройства подключен к информационному входу блока памяти входных отсчетов. адресный вход которого подключен к выходу первого сумматора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходу адреса входных отсчетов и выходу приращения адреса блока формирования адресов, выход адреса коэффициентов которого подключен к адресному входу блока памяти коэффициентов, выход которого подключен к первому входу умножителя, выход блока памятирезультатов подключен к информационному выходу устройства и к первому информационному входу второго сумматора, синхровход устройства подключен к синхровходу блока формирования адресов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности вычисления гистограммы распределения элементов массива, в него введены четыре мультиплексора, причем информационный вход устройства подключен к первым информационным входам первого и второго мультиплексоров, выходы которых подключены соответственно к второму входу умно- жителя и к адресному входу блока памяти результатов, вход режима записи-чтения и информационный вход которого подключены соответственно к синхровходу устройства и к выходу третьего мультиплексора, первый и второй информационные входы и управляющий вход которого подключены соответственно к выходу второго сумматора, входу логического нуля устройства и к выходу задания режима записи-чтения результатов устройства, выход умножителя подключен к первому информационному входу четвертого мультиплексора, второй информационный вход и выход которого10 1665388 Составитель М.СилинТехред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор С,Пекарь Заказ 2393 Тираж 412 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 подключены соответственно к входу логического нуля устройства и к второму информационному входу второго сумматора, вход задания режима вычислений устройства подключен к входу переноса второго сумматора и к управляющим входам второго и четвертого мультиплексоров, выход блока памяти входных отсчетов подключен к второму информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого подключен к входу режима записи-чтения блока памяти входных отсчетов и к выходу задания режима обмена блока формирования адресов, выход адреса входных отсчетов которого подключен к второму 5 информационному входу второго мультиплексора, вход начальной установки и выход индикации окончания вычислений блока формирования адресов подключены соответственно к входу начальной установки ус тройства и к входу индикации окончаниявычислений устройства,